Thế giới tuần qua

60

Robot bóc xà-lách, thể thực khuẩn nhận diện E. coli trong nước uống, máy tính hỗ trợ điều khiển không lưu, gen cơ động tạo điều kiện cho giao tiếp nội bào … Những khám phá khoa học tuần có nhiều ý nghĩa cho cộng đồng.

Robot bóc xà-lách

Tại Đại học Cambridge, các nhà khoa học đã chế tạo loại robot bóc được rau xà-lách.

Các nghiên cứu cho thấy khi nhu cầu lương thực ngày càng tăng, số lượng lao động giảm và khí hậu thay đổi, việc tự động hóa các quy trình thông thường như tách vỏ rau sẽ ngày càng quan trọng. Luca Scimeca, thành viên dự án, cho biết trong tương lai robot có thể được áp dụng cho nhiều loại rau khác. “Trung tâm của robot tách rau xà-lách là thị giác máy tính và có thể được áp dụng cho nhiều loại cây trồng khác”, anh cho biết.

Được phát triển trong Phòng thí nghiệm Trí tuệ Máy móc của Cambridge, robot sử dụng phương pháp hút qua vòi phun 3D để tách lá rau xà-lách mà không làm hỏng phần gốc. Phát kiến chính ở robot này là “thị giác máy tính” dùng để phân tích đoạn gốc của rau xà-lách. Các nhà nghiên cứu đã viết một thuật toán để xác định vị trí trung tâm của đầu rau xà-lách, cho phép loại bỏ các lá và ảnh hưởng tối thiểu tới phần rau còn lại.

Thể thực khuẩn nhận diện E. coli

Một thể thực khuẩn đang ăn vi khuẩn. Nguồn ảnh và chú thích: Getty Images.

Các nhà khoa học thực phẩm tại Đại học Cornell đã biến đổi một thực khuẩn thành công cụ phát hiện vi khuẩn E. coli trong nước uống.

Thông thường, nước bị nhiễm bẩn hoặc nghi ngờ nhiễm bẩn phải được gửi đến phòng thí nghiệm để kiểm tra và quá trình đó có thể mất vài ngày. Các thể thực khuẩn sẽ giúp “tăng tốc” quá trình này và trả lại kết quả kiểm tra sớm hơn nhiều. Với những nơi hẻo lánh gặp vấn đề ô nhiễm nước nghiêm trọng thì đây là phát minh đặc biệt hữu ích. Sam Nugen, phó giáo sư ngành khoa học thực phẩm của Đại học Cornell, cho biết: “Các thực khuẩn này có khả năng phát hiện vi khuẩn vật chủ rất nhạy. Chúng tôi có thể cung cấp các xét nghiệm phát hiện vi khuẩn với chi phí thấp để sử dụng tại chỗ trong nhiều trường hợp, như an toàn vệ sinh thực phẩm, sức khỏe động vật, phát hiện nguy cơ sinh học và bệnh lý”.

Là vi rút gây bệnh cho vi khuẩn, các thực khuẩn là một trong những loại sinh vật có số lượng đông đảo nhất trên hành tinh này. Tại Cornell, các nhà nghiên cứu đã phát triển một loại thực khuẩn gọi là T7NLC, có một gen tương tự như gen cho phép đom đóm phát sáng. Khi thực khuẩn biến đổi gen trên phát hiện vi khuẩn E. coli, nó sẽ lây sang vi khuẩn và làm cho vi khuẩn phát quang. Khi đó, kết luận đơn giản sẽ là “Đừng uống nước phát sáng”!

Kiểm soát không lưu bằng học máy

Một hệ thống học máy mới làm giảm khối lượng công việc và tăng hiệu quả kiểm soát không lưu. Nguồn ảnh: Getty Images.

Ở châu Âu, dự án MALORCA (Mô hình học máy nhận dạng lời nói hỗ trợ điều khiển) đã phát triển công nghệ nhận dạng lời nói cho bộ phận kiểm soát không lưu, giúp giảm khối lượng công việc và tăng hiệu quả quản lý không lưu.

Thế giới đang tiến hành số hóa mạnh mẽ, nhưng hoạt động kiểm soát không lưu vẫn chủ yếu phụ thuộc vào giao tiếp bằng giọng nói giữa phi công và tháp điều khiển. Do đó, một phần mềm có thể đơn giản hóa giao tiếp bằng cách chuyển đổi lời nói thành văn bản chính là mục tiêu của các nghiên cứu công nghệ trong lĩnh vực này. Tham vọng của MALORCA là hiện thực hóa điều này thông qua học máy.

“Học máy sử dụng các kỹ thuật thống kê cho phép các hệ thống máy tính ‘học’ và cải thiện hiệu suất trong các nhiệm vụ cụ thể. Bằng cách khai thác dữ liệu từ các nhiệm vụ đó, theo thời gian, máy tính có thể ‘học’ và tự ‘làm’ mà không cần được lập trình rõ ràng. Điều này sẽ thay thế phần lớn các công đoạn phải làm bằng tay trước đây, đồng thời giảm chi phí vì học máy sẽ giúp việc bảo trì và thích ứng với các sân bay khác nhau rẻ hơn, nhanh hơn”.

Pin mặt trời lai pin hóa chất

Giáo sư Song Jin (trái) và sinh viên Wenjie Li quan sát thiết bị lưu trữ và giải phóng năng lượng mặt trời quy mô phòng thí nghiệm. Nguồn ảnh và chú thích: David Tenenbaum, Đại học Madison-Wisconsin.

Dự án hợp tác giữa các học giả tại Đại học Wisconsin-Madison và Đại học Khoa học và Công nghệ King Abdullah của Ả Rập Xê Út đã tạo ra một loại “pin sạc lai mặt trời”, kết hợp khả năng của cả pin mặt trời và pin hóa chất vào một thiết bị.

Vấn đề của các nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời là “điều gì sẽ xảy ra khi mặt trời không chiếu sáng”. Thiết bị mới được sản xuất có thể hấp thụ năng lượng mặt trời trong các điều kiện chuẩn, đồng thời lưu trữ chúng dưới dạng năng lượng hóa học để sử dụng khi cần thiết chính là lời giải cho câu hỏi đó. Giáo sư Song Jin của Đại học Wisconsin-Madison cho biết, thiết bị đạt được hơn 14% hiệu suất biến năng lượng mặt trời thành điện, tỷ lệ cao nhất từng được ghi nhận cho một hệ thống tích hợp pin và năng lượng mặt trời.

Đây là kết quả kết hợp một pin sạc oxy hóa khử (loại pin lưu trữ năng lượng hóa chất giữa hai thành phần hòa tan trong chất lỏng) và một pin mặt trời hiệu suất cao mà không cần các bước trung gian nào. Jin nói: “Chỉ có hai lần chuyển đổi: từ ánh sáng mặt trời thành năng lượng hóa chất lưu trữ và thành điện năng. Kết hợp các chức năng của các thiết bị riêng biệt thành một thiết bị duy nhất cho phép chúng ta bỏ qua bước trung gian của việc sản xuất điện năng. Đây là phương pháp hiệu quả, gọn nhẹ và tiết kiệm hơn để sử dụng năng lượng mặt trời”.

Thêm khám phá về cách thức trị ung thư

Tạp chí Y tế Cộng đồng Harvard cho rằng “hình thức hoàn toàn mới của giao tiếp nội bào” này sẽ “thay đổi nền y học”. Nguồn ảnh: Getty Images.

Theo các nghiên cứu mới của Harvard, các mảnh nhỏ xíu của màng tế bào khác nhau – sinh ra từ các tế bào, được gọi là microvesicles và có thể hoạt động như các “xe tải vận chuyển sinh học” – có thể được điều chỉnh để đánh phá các khối u, ngăn chặn các cơn hen suyễn hoặc theo dõi độc tố.

Khi giáo sư Quan Lu của Đại học Harvard tiến hành nghiên cứu một gen nghi gây hen suyễn, nhóm của ông đã vô tình phát hiện một gen khác là ARRDC1. Loại gen này mang protein “có thể di chuyển từ bên trong lên bề mặt tế bào để hình thành các túi nhỏ gọi là microvesicles, sau đó thả vào môi trường xung quanh tế bào”, theo tạp chí Y tế Cộng đồng Harvard. Đây là sự chuyển mình có tiềm năng mang tới các thành tựu y học đáng kể. Philip Stahl, giáo sư về sinh học tế bào, nói: “Đây là một hình thức hoàn toàn mới về giao tiếp giữa các tế bào. Nó sẽ thay đổi nền y học”.

Bản thân các microvesicles là đối tượng mới được tìm hiểu gần đây. Nhóm nghiên cứu của Lu tập trung vào loại microvesicles có đường kính 100 nanomet, tương đương khoảng 1/1.000 chiều rộng sợi tóc người. Nhờ nghiên cứu này, các nhà khoa học đã hiểu tầm quan trọng của microvesicles này trong giao tiếp nội bào, bao gồm vận chuyển protein, axit nucleic và chất béo. Giáo sư Lu cho rằng microvesicles có khả năng được sử dụng như một “chú ngựa thành Troy” dạng tế bào để, ví dụ, nhắm vào các khối u khi mà thuốc diệt ung thư có thể bị cơ thể từ chối.

Theo Sam Worley

BÌNH LUẬN CỦA BẠN